Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik haben einen neuen Faktor gefunden, der bei der Proteinbiosynthese in der Zelle eine essentielle Rolle spielt und gleichzeitig immenses Potential für die Entwicklung neuer Antibiotika birgt

Die Herstellung von Proteinen ist wohl der wichtigste Vorgang in einer Zelle. Die Bauanleitung en für diese Proteine sind in der Erbinformation (DNA) einer jeden Zelle festgeschrieben. Zunächst werden Blaupausen der DNA in Form der Boten-Ribonukleinsäuren (RNA) angelegt und anschließend in eine Kette von Aminosäuren, den Proteinbausteinen, übersetzt. In Proteinen reihen sich mehrere Hundert oder Tausend Aminosäuren in einer bestimmten Reihenfolge aneinander. Zur Steuerung dieses Vorganges existieren in der Zelle raffinierte Enzymkomplexe -- die Ribosomen. In Aufbau und Funktionsweise ist ein Ribosom mit einer Miniatur-Maschinerie vergleichbar: Die Boten-RNA (mRNA) wird wie ein Fließband durch diese Maschine hindurchgeschleust (Abbildung 1). Dabei wird das fadenförmige Botenmolekül Schritt für Schritt abgetastet und die genetische Information in die Aminosäure-Sequenz der Proteine übersetzt: Für jeweils 3 Basen, den Basen-Tripletts oder sog. Codons, existiert ein passendes Adaptermolekül, eine Transfer-RNA (tRNA), die eine bestimmte Aminosäure transportiert. Die Aminosäuren werden nacheinander zu einer Kette zusammengefügt und ergeben schließlich ein neues Proteinmolekül. Dieser Vorgang wird als Translation bezeichnet.

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Internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Institutes für molekulare Genetik in Berlin berichtet von der vollständigen Sequenzierung und Analyse des 800Mb großen Seeigelgenoms

Seeigel gehören zu den Deuterostomia (Neumündern), einer großen Gruppe von Tieren, zu denen auch der Menschen zählt. Die sog. Annotation, die Suche und Zuordnung der 23.500 Gene des Seeigelgenoms bestätigte nun, dass Seeigel uns evolutionär näher stehen als Fliegen und Würmer. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science (10. November 2006, Vol. 314, No. 5801) berichtet ein internationales Forscherteam unter Beteiligung von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik über die vollständige Sequenzierung und Analyse des 800Mb großen Seeigelgenoms. Die Forscher haben herausgefunden, dass Seeigel genauso viele Gene im licht- und geruchssensorischen Bereich haben wie Vertebraten. Überraschend Erkenntnisse gab es vor allem im Bereich der Gene, die für die Immunabwehr zuständig sind. So wurden beim Seeigel Gene für Immunproteine gefunden, die zuvor nur bei Wirbeltieren vermutet wurden.

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Forschungsverbund unter Beteiligung des MPI für molekulare Genetik gelingt neuer Einblick in die Synthese- und Sortiermaschinerie für spezielle Proteine

Wissenschaftlern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik, der LMU München und der Universität Heidelberg ist es gelungen, mit bislang unerreicht hoher Auflösung neue Details des komplexen biologischen Prozesses der Proteinsortierung in der Zelle darzustellen. Mit Hilfe von Kryo-Elektronenmikroskopie und Einzelpartikelanalyse konnten die Forscher erstmals im Detail sichtbar machen, wie Proteinketten beim Verlassen des Ribosoms von einem Signalerkennungsprotein erkannt werden. Dieser Vorgang läuft nach den Erkenntnissen der Wissenschaftler bei Bakterien und höheren Organismen nach dem gleichen Mechanismus ab [Nature, 29. Oktober 2006, Advance Online Publication].

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Berliner Max-Planck-Wissenschaftler legen molekularen Mechanismus offen, der die Verteilung der Chromosomen bei der Zellteilung kontrolliert

Bei der Teilung von Zellen sorgen Kontrollmechanismen dafür, dass das Erbmaterial, also die Chromosomen, ohne Fehler auf die Tochterzellen verteilt wird. Forscher des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin haben jetzt die molekularen Grundlagen dieser Kontrollvorgänge aufgeklärt. Danach sind die so genannten Checkpointkinasen, also jene Enzyme, die diese Kontrolle ausführen, nicht nur, wie bisher angenommen, direkt mit den Chromosomen assoziiert. Sie wirken vielmehr noch mit einer anderen Klasse von Proteinen zusammen, die am Aufbau der Zellteilungsspindel beteiligt sind. Diese Erkenntnis ist besonders wichtig, weil eine Falschverteilung der Chromosomen zu Abnormalitäten und Krankheiten wie Krebs führen kann. Das neue Verständnis dieses Vorgangs soll helfen, die molekularen Grundlagen der Krebsentwicklung besser zu verstehen (Science, 27. Oktober 2006).

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Wissenschaftlerteam aus Berlin und Japan beschreibt Wirkmechanismus des Antibiotikums Kasugamycin durch Blockade der kleinen ribosomalen Untereinheit

Einem Team von Wissenschaftlern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und des RIKEN Instituts in Japan ist es gelungen, die Struktur der kleinen ribosomalen Untereinheit des Bakteriums Thermus thermophilus mit dem daran gebundenen Antibiotikum Kasugamycin aufzuklären. In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Structural and Molecular Biology beschreiben die Forscher, wie jeweils zwei Kasugamycin-Moleküle die mRNA-Bindungsstelle des Ribosoms blockieren und dadurch die Initiation der Proteinbiosynthese verhindern. Die Erkenntnisse der Wissenschaftler geben Aufschluß über grundlegende Wirkmechanismen von Medikamenten. Darüber hinaus hoffen die Forscher, dass ihre Arbeit große Auswirkung auf die Entwicklung wirkungsvollerer Antibiotika für Medizin und Landwirtschaft hat [Nat Struct Mol Biol. 2006 Sep 24].

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The European Commission has awarded 11 million Euro from the Framework 6 Programme to fund a research project that will develop tools to allow scientists to use the rat as a model organism to understand better how genetic variation can lead to disease in humans. The European Rat Tools for Functional Genomics (EURATools) project will involve scientists from a consortium of 17 research institutes in Europe and China. Together they aim to develop genomic tools and nuclear transfer procedures for use in research. The four-year project began in March 2006.

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Wissenschaftlerteam gelingen wichtige Einblicke in den Ablauf der Proteinsynthese von Pilzen

Die Herstellung von Proteinen ist eine der wichtigsten Funktionen lebender Organismen und erfolgt in allen Zellen in vergleichbarer Weise. Eine Sonderrolle spielen jedoch die Pilze. Im Gegensatz zu anderen Lebensformen benötigen sie für die Proteinsynthese einen zusätzlichen Hilfsfaktor, der bei keinem anderen Organismus vorkommt. Wissenschaftlern der Charité Berlin, der Universität Aarhus, der Johnson Medical School, New Jersey, der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik ist es jetzt gelungen, die molekulare Struktur dieses zusätzlichen Hilfsfaktors, des Elongationsfaktors eEF3, aufzuklären. In der aktuellen online-Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature" beschreiben sie darüber hinaus, in welcher Weise eEF3 bei der Herstellung von Proteinen mit dem Ribosom interagiert. Ihre Ergebnisse sind von großer Bedeutung für das Verständnis der Unterschiede der Proteinsynthese von Pilzen und anderen Orga-nismen und eröffnen den Weg für die Entwicklung einer neuen Klasse von Wirkstoffen und Medikamenten gegen Pilze (Fungizide). [Andersen et al., Structure of eEF3 and the mechanism of tRNA release from the E-site. Nature 2006, doi:10.1038/nature05126]

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Max-Planck-Forscher enthüllen Überlebensstrategie jener Mikroorganismen, die weltweit für die Methan-Emission aus Reisfeldern verantwortlich sind

Etwa 10 bis 25 Prozent der weltweiten Methan-Emissionen kommt aus gefluteten Reisfeldern. Das Treibhausgas wird von verschiedenen Gruppen von Mikroorganismen (methanogenen Archaea) produziert, für die Luftsauerstoff lebensfeindlich ist. Im Wurzelraum der Reispflanzen wurden erst kürzlich die so genannten Rice Cluster I (RC-I) Archaea als die Hauptproduzenten von Methan identifiziert. Die Mechanismen, die diesen Archaea einen Wettbewerbsvorteil verleihen, blieben jedoch ungeklärt, weil auch keine Reinkultur verfügbar war. Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für terrestrische Mikrobiologie in Marburg und für molekulare Genetik in Berlin haben jetzt das vollständige Genom eines RC-I-Archaeons aus einer Methan produzierenden mikrobiellen Mischkultur rekonstruiert. Aus der Genomsequenz leiteten die Forscher mehrere enzymatische Mechanismen ab, welche bei methanogenen Archaea bisher unbekannt waren, und mit deren Hilfe es den RC-I-Archaea gelingt, in Gegenwart von Sauerstoff zu überleben. Bei diesen Mechanismen handelt es sich um eine spezifische Anpassung an den sauerstoffhaltigen Wurzelraum der Reispflanzen. Ihr Nachweis erklärt jetzt, warum RC-I-Archaea an diesem Standort einen selektiven Überlebensvorteil haben (Science, 21. Juli 2006).

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Mathematische Modelle können Therapie von Lymphknotenkrebs verbessern

Die genaue Abgrenzung unterschiedlicher Krebstypen ist von vitaler Bedeutung für die Auswahl geeigneter Therapien. Im Rahmen eines von der Deutschen Krebshilfe geförderten Verbundprojektes ist einer Gruppe von Wissenschaftlern aus siebzehn verschiedenen Arbeitsgruppen, unter ihnen Bioinformatiker des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik in Berlin, jetzt eine molekulare Abgrenzung des Burkitt-Lymphoms von dem morphologisch verwandten diffus großzelligen B-Zell-Lymphom gelungen. Die Erkenntnisse der Forscher werden erheblich dazu beitragen, Diagnose und Therapie des Burkitt-Lymphoms zu verbessern. [Hummel et al., A biologic definition of Burkitt's Lymphoma from transcriptional and genomic profiling. N Engl J Med 354(23), 2419-2430, June 2006]

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Stellungnahme des MPI für Neurobiologie

Internationales Wissenschaftlerteam aus USA, China und Berlin entschlüsselt drittgrößtes Chromosom des Menschen

Bereits bei Veröffentlichung der Sequenz des menschlichen Genoms im Jahre 2001 wiesen die beteiligten Wissenschaftler darauf hin, dass die eigentliche Arbeit jetzt erst begänne. Die Aufreihung der einzelnen Buchstaben (Sequenz) des menschlichen Erbmaterials sei nur der Anfang, unverzichtbar zum Verständnis des Genoms sei die Aufklärung der Funktion der einzelnen Gene. Solch eine Funktionsbeschreibung aller bekannten Gene des drittgrößten Chromosoms des Menschen haben jetzt Wissenschaftler des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik gemeinsam mit Kollegen aus den USA und China veröffentlicht. In der renommierten Fachzeitschrift Nature beschreiben die Forscher um Prof. Dr. Hans Lehrach die funktionelle Untersuchung des menschlichen Chromosoms 3. [Muzny DM, et. al. The DNA sequence, annotation and analysis of human chromosome 3. Nature 440, 1194-1198]

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Lange Nacht der Wissenschaften 2006 am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Am 13. Mai 2006 findet in der Zeit von 17:00 bis 1:00 Uhr die sechste berlinweite Lange Nacht der Wissenschaften statt.

Informationen zur Langen Nacht der Wissenschaften im MPI für molekulare Genetik.  

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Berliner Forschungsverbund gelingen wichtige Einblicke in die Synthese und Sortiermaschinerie für sekretorische und Membranproteine

Die meisten Proteine haben in einer Zelle einen ganz genauen Bestimmungsort, an dem sie ihre Funktion ausüben. Doch wie gelangen sie dorthin? Wissenschaftlern der Charité Berlin, der Universität Heidelberg und des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik ist es jetzt - mittels Kryo-Elektronenmikroskopie und Einzelpartikelanalyse - gelungen, die Struktur einer daran beteiligten "molekularen Maschine" sichtbar zu machen. Diese besteht aus einem aktiven Ribosom sowie einem speziellen Signalerkennungsprotein und dem zugehörigen Rezeptor. Die Strukturaufklärung zeigt nun, dass bei der Interaktion der drei Proteine spezielle Bindestellen am Ribosom zugänglich werden, die ein Ankoppeln an einen weiteren Proteinkomplex ermöglichen, der das Durchschleusen der neu produzierten Proteine durch die Membran übernimmt. Diese Einblicke helfen, die komplizierte Expression und nachfolgende Sortierung von sekretorischen bzw. Membranproteinen in der Zelle besser zu verstehen (5. Mai 2006).

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Internationales Wissenschaftlerteam weist nach, dass Serotonin aus Blutplättchen für die Heilung von geschädigtem Lebergewebe unverzichtbar ist

Das Hormon Serotonin hat vielfältige Aufgaben im Organismus - es überträgt Signale im Gehirn und ist an der Regulation des Blutdruckes beteiligt. Wird ein Blutgefäß verletzt, setzen die Blutplättchen Serotonin frei, um die Blutgerinnung zu unterstützen. Ein interdisziplinäres Team von Chirurgen und Pathologen aus Zürich und Straßburg konnte zusammen mit Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin in Berlin jetzt zeigen, dass Serotonin auch wesentlich zur Regeneration von verletztem Lebergewebe beiträgt. Die Forscher untersuchten die Heilung von Leberzellen bei Mäusen, deren Blutplättchen kein Serotonin enthielten. Sie stellten fest, dass sich deren Leberzellen wesentlich langsamer erholten als bei Tieren mit intakten Blutplättchen. Diese Befunde könnten helfen, Patienten mit Leberschäden erfolgreicher zu therapieren (Science, 7. April 2006).

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Max-Planck-Institut für molekulare Genetik koordiniert europäische Initiative zur Systembiologie komplexer Erkrankungen

Führende europäische Krebsforschungszentren und Bioinformatik-Gruppen wollen in den nächsten Jahren eine Infrastruktur errichten, welche die systembiologische Darstellung und Untersuchung von Krebserkrankungen ermöglicht. Das Projekt ESBIC-D (European Systems Biology Initiative for combating Complex Diseases) wird vom Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik (Prof. Dr. Hans Lehrach / Dr. Ralf Herwig) koordiniert. Die europäische Kommission fördert das Netzwerk im Rahmen des sechsten Forschungsrahmenprogramms mit insgesamt 350.000 Euro.

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